JP5425512B2

JP5425512B2 - 廃棄物処理システム

Info

Publication number: JP5425512B2
Application number: JP2009098562A
Authority: JP
Inventors: 健吾迫田; 敏朗松永; 俊康尾家; 典之三阪
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-04-15
Also published as: JP2010249386A

Description

本発明は、廃棄物を焼却炉に供給するための廃棄物処理システムに関する。

従来、下水汚泥等の廃棄物を処理するシステムとして、脱水剤を用いて廃棄物を脱水処理し、この脱水処理で生成された脱水汚泥を焼却炉内で焼却処理し、この焼却炉内で発生した燃焼ガスを外部に排出するものが知られている。

ここで、前記脱水処理だけでは廃棄物の含水率が十分に下がらず、焼却炉での補助燃料使用量が多いという問題がある。これに対して、特許文献１には、乾燥機を備え、この乾燥機によって前記脱水汚泥を乾燥させることでさらに含水率の小さい乾燥汚泥を生成するシステムが開示されている。このシステムでは、前記脱水汚泥と乾燥汚泥とを合わせて焼却炉に投入することで、焼却炉内の汚泥の平均含水率の低下が図られている。

特開昭６２−２１７０１１号公報

前記特許文献１に開示されているシステムのように焼却炉に脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物が投入されれば、焼却炉内の平均含水率は低下する。しかしながら、これら汚泥が十分に混合されずに焼却炉に供給されると、焼却炉内で脱水汚泥と乾燥汚泥とが分離して、比重の小さい乾燥汚泥が流動床に到達する前に燃焼を開始し、十分に熱分解されないままガス化して外部に排出される場合がある。これに対して、これら汚泥を混合するための混合機を別途設けることが考えられるが、その場合にはシステムが大型化してしまうという問題がある。さらに、脱水汚泥と乾燥汚泥を混合するという工程およびこれら混合汚泥を焼却炉に搬送するという工程が追加されるため、工数が増えて取扱いが煩雑になる。

本発明は、このような事情に鑑み、システムの大型化を回避しつつ焼却炉に脱水汚泥と乾燥汚泥とが十分に混合された混合汚泥を供給することのできる廃棄物処理システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明者等は、廃棄物処理システムにおいて廃棄物を焼却炉に案内する廃棄物供給装置においてスクリューが用いられていることに着目し、このスクリューを利用して脱水汚泥と乾燥汚泥との混合を促進するようにした。すなわち、本発明は、廃棄物処理システムであって、廃棄物を焼却処理する焼却炉と、前記焼却炉に廃棄物を供給する廃棄物供給装置と、前記廃棄物供給装置に脱水汚泥を搬送する第１コンベアと、前記廃棄物供給装置に乾燥汚泥を搬送する第２コンベアとを備え、前記廃棄物供給装置は、前記第１コンベアから搬送された脱水汚泥と第２コンベアから搬送された乾燥汚泥とを攪拌および圧密して混合しつつ前記排出部に搬送するものであって、前記第１コンベアと前記第２コンベアとにそれぞれ接続されて前記第１コンベアから脱水汚泥が内側に導入されるとともに前記第２コンベアから乾燥汚泥が内側に導入される導入部と、この導入部から特定の方向に離間した位置に設けられて前記脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物からなる廃棄物を前記焼却炉側に排出する排出部とを有し、内側に脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物からなる廃棄物が水平方向に搬送される搬送通路が形成された搬送部と、前記搬送部の内側において前記特定の方向と略垂直な方向に並び、前記特定の方向に沿って水平に延びるスクリュー軸と当該スクリュー軸の外周に取付けられた螺旋状の羽とをそれぞれ有するとともに当該スクリュー軸回りにそれぞれ回転する複数のスクリューと、前記各スクリュー軸を回転駆動するための駆動部とを備え、前記各スクリューは、隣接するスクリュー同士でその羽の向きが互いに異なるように配置されているとともに、隣接するスクリュー同士においてその回転軸間の距離が各スクリューのこれらスクリューの並び方向の寸法よりも小さくなるよう配置されており、前記駆動部は、前記各スクリューの回転によって前記導入部から導入された前記脱水汚泥と乾燥汚泥とが攪拌されつつ前記排出部に搬送されるように、隣接するスクリュー同士においてそのスクリュー軸を互いに逆向きに回転させ、前記搬送部の排出部は当該搬送部の搬送方向に向かって断面積が漸次減少する形状になっており、前記焼却炉は、内側において廃棄物を燃焼させる炉本体と、この炉本体の上端部において前記廃棄物供給装置の排出部と接続されて前記脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物からなる廃棄物を炉本体内にその上端部から投入する廃棄物投入部と、前記炉本体の上端部に設けられて廃棄物の燃焼に伴い生成された燃焼生成物を外部に排出する排ガス排出部とを有し、前記炉本体は、その底部に設けられて貯留した高温の流動砂により廃棄物を燃焼させてガス化させる流動床部と、この流動床部の上方に設けられて前記ガス化した廃棄物をさらに燃焼させるフリーボード部とを有し、前記廃棄物投入部は、前記廃棄物供給装置の排出部から鉛直方向下方に延びており、内側に、鉛直方向に延びて前記搬送部において水平方向に搬送された後前記排出部から排出された脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物を前記炉本体内に向かって鉛直方向下方に搬送するリボンスクリューを有することを特徴とする廃棄物処理システムを提供する。

この廃棄物供給システムによれば、廃棄物処理システムを大型化することなく、簡単な構造で、廃棄物に含まれる複数種類の汚泥の混合を促進することができる。すなわち、廃棄物の搬送経路に複数のスクリューが互いに反転するように設けられており、これらスクリューによって廃棄物が攪拌されて前記汚泥が混合される。このことは、廃棄物として脱水汚泥と乾燥汚泥とが投入される場合に、これら汚泥の混合を促進して焼却炉内におけるこれら汚泥の分離ひいては乾燥汚泥の未分解を抑制し、排ガス性能の向上を導く。そして、前記攪拌がスクリューによる廃棄物の搬送に伴って実施されており、攪拌混合用の混合機を別途設ける必要がない。このことは、システムの大型化を回避するとともに、脱水汚泥と乾燥汚泥を攪拌混合する工程およびこれら混合汚泥を焼却炉に搬送する工程の追加による取り扱いの煩雑化を回避する。

また、スクリュー同士がかみ合うことで、廃棄物の攪拌がより一層促進される。

また、このような構成によれば、前記排出部が廃棄物の搬送方向に向かって断面積が漸次減少する形状となっていることで、混合された脱水汚泥と乾燥汚泥がある程度圧密され、汚泥の混合がさらに促進される。

さらに、この焼却炉と前記廃棄物供給装置とを備える廃棄物処理システムでは、流動床部およびフリーボード部での廃棄物の熱分解、燃焼を促進することができる。すなわち、この焼却炉では、前記炉本体の上端部に廃棄物投入部が設けられており、この上端部から炉本体内に廃棄物が投下される。そのため、流動床部に廃棄物が均等に供給され廃棄物が効率よく熱分解、燃焼される。一方、この焼却炉では、前記廃棄物投入部が炉本体の上端部に設けられていることで、脱水汚泥と乾燥汚泥の混合が不十分で乾燥汚泥が流動床部に到達する前にフリーボード部で早期にガス化してしまうと、そのガスが十分に分解、燃焼されないまま流動床部側に向かわず炉本体の上端部に設けられた排ガス排出部から外部に排出されてしまう場合がある。しかしながら、本システムでは、前記廃棄物供給装置により脱水汚泥と乾燥汚泥とが十分に混合されたものが焼却炉に投入されるため、乾燥汚泥を脱水汚泥とともに流動床部に到達させることができ、前記未分解のガスの発生および外部への流出を回避して、廃棄物の燃焼効率を高く維持することができる。

以上のように、本発明によれば、簡単な構造で廃棄物に含まれる複数種類の汚泥の混合を促進することができる。

本発明の実施形態に係る廃棄物供給装置が適用される廃棄物処理システムの要部を示す概略図である。図１に示す廃棄物供給装置の概略上面図である。図１に示す廃棄物供給装置の概略側面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る廃棄物供給装置を備える廃棄物処理システム１の要部を示した図である。このシステム１は、流動焼却炉１０と、この流動焼却炉１０に廃棄物を供給する前記廃棄物供給装置３０を含み廃棄物を前処理して前記流動焼却炉１０に供給する廃棄物供給部２０と、廃熱ボイラ４２を含み前記流動焼却炉１０から排出されるガスを処理するためのガス処理部４０とを備えている。

前記廃棄物供給部２０は、脱水ケーキホッパー２２と、乾燥機２４と、廃棄物供給装置３０とを備えている。

前記脱水ケーキホッパー２２は、脱水剤により廃棄物が脱水処理されることで生成された脱水ケーキ（脱水汚泥）が搬入される部分である。脱水ケーキの一部はこの脱水ケーキホッパー２２からコンベア等により直接前記廃棄物供給装置３０に投入される。一方、脱水ケーキの他の一部は、乾燥機２４に搬送されて乾燥処理される。この乾燥処理により生成された乾燥ケーキ（乾燥汚泥）はコンベア等により前記廃棄物供給装置３０に投入される。投入された脱水ケーキおよび乾燥ケーキは、廃棄物供給装置３０により流動焼却炉１０に供給される。

前記廃棄物供給装置３０の詳細について説明する。

この廃棄物供給装置３０は、図２および図３に示すように、内側に前記脱水ケーキおよび乾燥ケーキが搬送される搬送通路が形成された搬送部３１と、この搬送部３１の内側に配置される２本のスクリュー（第１スクリュー３６、第２スクリュー３７）と、モータ（駆動部）３５とを有している。

前記搬送部３１は、水平方向（図３における左右方向）に延びる搬送部本体３２と、この搬送部本体３２の上部であってこの搬送部本体３２の長手方向中央よりも一方端側寄りの位置に設けられた導入部３３と、この搬送部本体３２の他方端に設けられた排出部３４とを有している。前記導入部３３は、前記脱水ケーキが搬送されるコンベアおよび乾燥ケーキが搬送されるコンベアに接続されており、脱水ケーキおよび乾燥ケーキは、この導入部３３の上端の開口部に投入されてこの導入部３３内を流下し前記搬送部本体３２の内側に導入される。

前記第１スクリュー３６および第２スクリュー３７は、それぞれ、スクリュー軸３６ａ、３７ａと、これらスクリュー軸３６ａ、３７ａの外周に取付けられた螺旋状の羽３６ｂ、３７ｂとをそれぞれ有している。

前記第１スクリュー３６および第２スクリュー３７は、前記搬送部本体３２内において、各軸３６ｂ、３７ｂが前記導入部３３の下部から前記搬送部本体３２の長手方向に沿って前記排出部３４側に延びるように、かつ、水平面においてこの長手方向と垂直な方向に互いに平行となるように配置されている。本システム１では、図２に示すように、各スクリュー軸３６ａ、３７ａの中心間距離Ｌが各スクリュー３６、３７の外径Ｗよりも小さく設定されており、各スクリュー３６、３７の羽３６ｂ、３７ｂが互いにかみ合うように配置されている。このようにして配置された状態において、前記第１スクリュー３６と第２スクリュー３７とは、その羽の向きが互いに逆向きとなっている。

前記モータ３５は、前記スクリュー３６、３７を回転駆動するためのものである。このモータ３５は、前記第１スクリュー３６のスクリュー軸３６ａにベルト等により連結されており、このスクリュー軸３６ａを所定の方向に回転駆動する。前記第１スクリュー３６のスクリュー軸３６ａと第２スクリュー３７のスクリュー軸３７ａとには互いにかみ合うギヤ（図略）を介して連結されており、前記第１スクリュー３６の回転に伴い前記第２スクリュー３７はこの第１スクリュー３６と逆方向に回転する。

前記スクリュー３６、３７の回転に伴い、前記導入部３３から搬送部本体３２内に導入された脱水ケーキおよび乾燥ケーキは前記排出部３４側に搬送される。このとき、前記第１スクリュー３６側のケーキの流動方向と第２スクリュー３７側の流動方向とは逆向きになり、搬送部本体３２内ではこれら複数方向の流動が生じることでケーキが攪拌される。特に、第１スクリュー３６と第２スクリュー３７とは互いにかみ合っており、このかみ合い部分において各第１スクリュー３６側のケーキと第２スクリュー３７側のケーキとが激しく混合される。このようにして、本廃棄物供給装置３０では、前記各スクリュー３６、３７の回転によって、脱水ケーキおよび乾燥ケーキが搬送されつつ混合される。この混合により生成された混合ケーキは、前記排出部３４から前記流動焼却炉１０に排出される。前記排出部３４は、図３に示すように、前記搬送部３１側から前記流動焼却炉１０側に向かって、つまり混合ケーキの搬送方向に向かって、断面積が漸次減少する形状（テーパー形状）となっている。このテーパー形状により、混合ケーキは、前記排出部３４にてある程度圧密される。

前記流動焼却炉１０は、供給された前記混合ケーキを熱分解、燃焼する部分である。この流動焼却炉１０は、中空の略円柱状を有する炉本体１２と、ケーキ投入部（廃棄物投入部）１４と、排ガス排出部１６とを有している。

前記ケーキ投入部１４は、前記廃棄物供給装置３０の排出部３４に接続されており、この排出部３４から導入された混合ケーキを前記炉本体１２に投入する。このケーキ投入部１４は垂直方向に延びており、その上端において前記廃棄物供給装置３０排出部３４に接続されている。このケーキ投入部１４は、前記炉本体１２の天壁すなわち上端部であってこの炉本体１２の頂部に設けられており、この頂部から炉本体１２の内部に廃棄物を投下する。具体的には、このケーキ投入部１４には、垂直方向に延びるリボンスクリューが設けられておりこのリボンスクリューにより混合ケーキが搬送投下される。

前記炉本体１２は、底部に設けられた流動床部１２ａと、この流動床部１２ａの上方に設けられたフリーボード部１２ｂとを有する。前記フリーボード部１２ｂは、前記流動床部１２ａよりも大きな内径を有するとともに上下方向に延びて比較的大きな容量を有している。

前記流動床部１２ａでは、前記ケーキ投入部１４から投下された混合ケーキが高温の流動砂により乾燥、熱分解、燃焼される。この流動床部１２ａでの熱分解、燃焼により発生した燃焼ガス（燃焼生成物）および一部の未燃ガスは上昇して前記フリーボード部１２ｂに導かれる。前述のように、本流動焼却炉１０では、混合ケーキが前記ケーキ投入部１４によって炉本体１２の頂部から投下されている。そのため、流動床部１２ａには均等に混合ケーキが投入されて、これら混合ケーキが効率よく処理される。

前記フリーボード部１２ｂでは、高温の雰囲気下において炉外から供給された空気との混合により前記未燃ガスが燃焼する。特に、フリーボード部１２ｂは大きな容量を有しており、このフリーボード部１２ｂで十分な時間をかけて燃焼されることで、未燃ガスは完全燃焼する。

前記排ガス排出部１６は、前記炉本体１２に接続されて炉本体１２で生成された燃焼ガスを外部に排出する部分である。この排ガス排出部１６は、前記炉本体１２の天壁に設けられている。前記フリーボード部１２ｂで完全燃焼した燃焼ガスはこの排ガス排出部１６から炉外に排出される。

前記排ガス排出部１６から排出された高温の排ガスは、前記廃熱ボイラ４２や空気予熱器およびガス冷却器等により冷却処理された後バグフィルタで除塵され、湿式の排煙処理塔により脱塩、脱硫処理をされた後に煙突から系外に排出される。前記廃熱ボイラ４２で回収されたエネルギすなわち蒸気は前記乾燥機２４に導入され、この乾燥機２４において前記脱水ケーキを乾燥するのに用いられる。

ここで、従来の装置のように脱水ケーキと乾燥ケーキとが十分に混合されていないまま炉本体１２内に投入された場合には、燃焼しやすい乾燥ケーキが脱水ケーキと分離して単独で炉本体１２内を降下する結果、この乾燥ケーキが前記流動床部１２ａに到達する前に前記フリーボード部１２ｂでガス化される。そして、この十分に分解、無害化されていないガスが前記排ガス排出部１６から排出されてしまう。特に、前記流動焼却炉１０では、前記ケーキ投入部１４と排ガス排出部１６のいずれもが炉本体１２の天壁に設けられているため、前記未分解のガスが排ガス排出部１６側に排出されやすい。

これに対して、本システム１では、前記廃棄物供給装置３０で脱水ケーキと乾燥ケーキとが十分に混合されている。そのため、乾燥ケーキは脱水ケーキと一体となり前記フリーボード部１２ｂでガス化されることなく流動床部１２ａに到達する。そして、この流動床部１２ａでの熱分解および前記フリーボード部１２ｂでの燃焼という過程を経て十分に無害化される。このように、本システム１では、前記ケーキ投入部１４が炉頂に設けられていることで熱分解、燃焼が効率よく行なわれるという効果を維持して効率のよい処理を行いつつ、排ガスの性能を向上することができる。また、乾燥ケーキが十分に燃焼されることおよびケーキ性状が安定することから、炉本体１２内の温度変動あるいは温度低下等が抑えられる。

前記廃棄物供給装置３０の攪拌による効果を調べるため、流動焼却炉１０の処理能力が１５０トン／日の施設において、廃棄物供給装置３０のスクリューを１本として廃棄物供給装置３０から攪拌機能を排除したシステムと本システムとにおいて、湿式の排煙処理塔から排出される排水中に含まれるシアン化化合物の濃度である排水シアン濃度と排ガス中に含まれるシアン化化合物の濃度である排ガスシアン濃度とを検出、比較した。ここで、脱水ケーキの投入量と乾燥ケーキの投入量の比は、概ね８：２である。シアン化化合物は、廃棄物の熱分解、燃焼が不十分な場合に発生する物質である。前記攪拌機能のないシステムでは、排水シアン濃度が０．５２ｍｇ／Ｌ、排ガスシアン濃度が４．３２ｍｇ／ｍ^３Ｎであった。これに対して、廃棄物供給装置３０が攪拌機能を有する本システム１では、排水シアン濃度が極微小（０．０４ｍｇ／Ｌ以下）に抑えられるとともに排ガスシアン濃度が１．９１／ｍ^３Ｎに抑えられた。なお、前記各値は、各システムを複数回稼動させた場合の平均値である。ここで、攪拌機能のないシステムについては、流動焼却炉に投入された脱水ケーキの平均量が１１３トン／日、流動焼却炉に投入された乾燥ケーキの平均量が２８トン／日であって、流動砂床の平均炉層温度が８１０℃の場合の結果であり、本システム１については、焼却炉に投入された脱水ケーキの平均量が１１２トン／日、乾燥ケーキの投入量の平均が２７トン／日、流動砂床の平均炉層温度が８１８℃の場合の結果である。

以上のように、本システム１では、廃棄物供給装置３０に２本の互いに反転するスクリューを設けることで、脱水ケーキと乾燥ケーキとの混合を促進することができ、これにより、排ガス性能を向上させることができる。しかも、廃棄物供給装置３０における各ケーキの搬送中に混合が行なわれており、別途混合機を設けることなく、かつ、脱水ケーキおよび乾燥ケーキを別途設けた混合機に搬入あるいは混合機から廃棄物供給装置３０に搬送するという工数の増加を回避しつつ前記効果を得ることができる。もちろん、このシステム１において、さらに混合機を加えてもよい。この場合には、混合がより一層促進される。ただし、前述のように、本システム１にて十分な効果が得られている。

ここで、前記スクリューの数は２本以上であってもよい。また、スクリュー３６、３７の配置は前記に限らず、ケーキの搬送方向と略垂直な方向であればよい。また、前記スクリュー３６、３７が互いにかみ合っていなくともよい。ただし、各スクリュー３６、３７がかみ合っていれば、ケーキの混合がより一層促進される。

１廃棄物処理システム
１０流動焼却炉
１２炉本体
１２ａ流動床部
１２ｂフリーボード部
３０廃棄物供給装置
３１搬送部
３３導入部
３４排出部
３５モータ（駆動部）
３６第１スクリュー
３７第２スクリュー

Claims

廃棄物処理システムであって、
廃棄物を焼却処理する焼却炉と、
前記焼却炉に廃棄物を供給する廃棄物供給装置と、
前記廃棄物供給装置に脱水汚泥を搬送する第１コンベアと、
前記廃棄物供給装置に乾燥汚泥を搬送する第２コンベアとを備え、
前記廃棄物供給装置は、前記第１コンベアから搬送された脱水汚泥と第２コンベアから搬送された乾燥汚泥とを攪拌および圧密して混合しつつ前記排出部に搬送するものであって、
前記第１コンベアと前記第２コンベアとにそれぞれ接続されて前記第１コンベアから脱水汚泥が内側に導入されるとともに前記第２コンベアから乾燥汚泥が内側に導入される導入部と、この導入部から特定の方向に離間した位置に設けられて前記脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物からなる廃棄物を前記焼却炉側に排出する排出部とを有し、内側に脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物からなる廃棄物が水平方向に搬送される搬送通路が形成された搬送部と、
前記搬送部の内側において前記特定の方向と略垂直な方向に並び、前記特定の方向に沿って水平に延びるスクリュー軸と当該スクリュー軸の外周に取付けられた螺旋状の羽とをそれぞれ有するとともに当該スクリュー軸回りにそれぞれ回転する複数のスクリューと、
前記各スクリュー軸を回転駆動するための駆動部とを備え、
前記各スクリューは、隣接するスクリュー同士でその羽の向きが互いに異なるように配置されているとともに、隣接するスクリュー同士においてその回転軸間の距離が各スクリューのこれらスクリューの並び方向の寸法よりも小さくなるよう配置されており、
前記駆動部は、前記各スクリューの回転によって前記導入部から導入された前記脱水汚泥と乾燥汚泥とが攪拌されつつ前記排出部に搬送されるように、隣接するスクリュー同士においてそのスクリュー軸を互いに逆向きに回転させ、
前記搬送部の排出部は当該搬送部の搬送方向に向かって断面積が漸次減少する形状になっており、
前記焼却炉は、内側において廃棄物を燃焼させる炉本体と、この炉本体の上端部において前記廃棄物供給装置の排出部と接続されて前記脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物からなる廃棄物を炉本体内にその上端部から投入する廃棄物投入部と、前記炉本体の上端部に設けられて廃棄物の燃焼に伴い生成された燃焼生成物を外部に排出する排ガス排出部とを有し、
前記炉本体は、その底部に設けられて貯留した高温の流動砂により廃棄物を燃焼させてガス化させる流動床部と、この流動床部の上方に設けられて前記ガス化した廃棄物をさらに燃焼させるフリーボード部とを有し、
前記廃棄物投入部は、前記廃棄物供給装置の排出部から鉛直方向下方に延びており、内側に、鉛直方向に延びて前記搬送部において水平方向に搬送された後前記排出部から排出された脱水汚泥と乾燥汚泥との混合物を前記炉本体内に向かって鉛直方向下方に搬送するリボンスクリューを有することを特徴とする廃棄物処理システム。